अमोनिया ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए संभावनाएं

अमोनिया ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए संभावनाएं
पेट्रोकेमिकल उद्योग के बाद ऑटोमोबाइल उद्योग दुनिया का दूसरा सबसे बड़ा उद्योग है। पारंपरिक ईंधन वाहन न केवल बड़ी मात्रा में गैर-नवीकरणीय तेल संसाधनों का उपभोग करते हैं, बल्कि गंभीर पर्यावरण प्रदूषण और ग्रीनहाउस प्रभाव भी पैदा करते हैं। जीवाश्म ईंधन और बढ़ती तेल की कीमतों में कमी के वैश्विक समस्याओं के सामने, साथ ही ऑटोमोबाइल निकास के कारण मानव पारिस्थितिक वातावरण को नुकसान, कम कार्बन नवीकरणीय स्वच्छ ऊर्जा के विकास और नए ऊर्जा वाहनों के लोकप्रियकरण में तेजी लाना पूरे ऑटोमोटिव उद्योग के सतत विकास के लिए एक अपरिहार्य प्रवृत्ति है।

हाइड्रोजन को लंबे समय से सबसे आदर्श स्वच्छ ऊर्जा स्रोत के रूप में माना जाता है, और यह कई देशों की ऊर्जा विकास रणनीतियों की प्रमुख अनुसंधान वस्तु है। हाइड्रोजन में प्रति यूनिट द्रव्यमान में उच्च कैलोरी मूल्य होता है, जो गैसोलीन से लगभग तीन गुना है; दहन उत्पाद मुख्य रूप से पानी है, जो पर्यावरण के लिए गैर-प्रदूषण है और इसे पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। हालांकि, हाइड्रोजन को तरलीकृत करना आसान नहीं है, भंडारण और परिवहन की स्थिति और लागत अधिक है; कम सुरक्षा के साथ, विस्फोट करना आसान है; एक ईंधन अनुप्रयोग के रूप में हाइड्रोजन ईंधन भरने वाले स्टेशनों के बड़े पैमाने पर निर्माण की आवश्यकता होती है, धन और अन्य प्रमुख मुद्दों के एक विशाल निवेश के साथ अभी तक हल नहीं किया गया है, और ऑटोमोबाइल के लिए एक बिजली स्रोत के रूप में हाइड्रोजन के बड़े पैमाने पर उपयोग को गंभीरता से विवश किया गया है।

अमोनिया एक कार्बन-मुक्त यौगिक भी है जो जलाने पर केवल पानी और नाइट्रोजन और नाइट्रोजन ऑक्साइड की एक छोटी मात्रा का उत्पादन करता है, और जीवाश्म ईंधन को बदलने के लिए एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। अमोनिया की ऊर्जा घनत्व गैसोलीन, मेथनॉल और अन्य ईंधन की तुलना में अधिक है; इसमें एक उच्च ऑक्टेन संख्या है और यह संकुचित और तरलीकृत होना आसान है, इसलिए संग्रहीत और परिवहन के लिए सुरक्षित और सुविधाजनक है; और जब इसे फिर से भर दिया जाता है, तो मौजूदा गैस स्टेशनों का बुनियादी ढांचा तरल अमोनिया ईंधन भरने की मांग को पूरा कर सकता है। इसके अलावा, अमोनिया एक हाइड्रोजन-समृद्ध यौगिकों (17.6%के हाइड्रोजन द्रव्यमान अंश युक्त) के रूप में, ईंधन सेल हाइड्रोजन के लिए कच्चे माल के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। सिंथेटिक अमोनिया दुनिया के रासायनिक उत्पादों, उत्पादन, भंडारण और परिवहन और आपूर्ति प्रक्रिया के सबसे बड़े उत्पादन में से एक है, जो परिपक्व, अच्छी तरह से सुसज्जित है। एक व्यापक दृष्टिकोण से, ऑटोमोबाइल इंजन में ऊर्जा की आपूर्ति के लिए जीवाश्म ऊर्जा को बदलने के लिए अमोनिया ईंधन के लिए यह व्यावहारिक महत्व है।

इस सदी की शुरुआत के बाद से, अमोनिया ईंधन के अनुसंधान और विकास अनुप्रयोग ने अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है। संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, नीदरलैंड, जापान और अन्य देशों के विद्वान सक्रिय रूप से अमोनिया की विकास क्षमता की खोज कर रहे हैं। 2004, संयुक्त राज्य अमेरिका ने एक वार्षिक "अमोनिया अकादमिक एक्सचेंज" आयोजित किया, 2008 "अमोनिया - यूएस एनर्जी इंडिपेंडेंस की कुंजी" के रूप में बैठक का विषय है, जिसमें से यह देखा जा सकता है कि ऑटोमोबाइल इंजन में जीवाश्म ऊर्जा के लिए अमोनिया ईंधन विकल्प। कुंजी ", जिसमें से अमोनिया की महत्वपूर्ण स्थिति में अमेरिकी ऊर्जा स्वतंत्रता रणनीति में देखा जा सकता है; जापान, सिंगापुर और दक्षिण कोरिया ने भी ऑस्ट्रेलियाई अधिकारियों के साथ एक नवीकरणीय अमोनिया आयात बंदरगाह स्थापित करने के लिए चर्चा करना शुरू कर दिया है। वर्तमान में, अमोनिया ईंधन पर चीन का शोध अभी भी अपनी शिशु में है, अमोनिया के साथ प्रासंगिक आर एंड डी अनुप्रयोगों के ऊर्जा भंडारण माध्यम के रूप में विकसित किया गया है।

1। वाहन अमोनिया ऊर्जा

इंजन ईंधन के रूप में 1.1 अमोनिया

तरल अमोनिया का घनत्व गैसोलीन के करीब है, हालांकि इसका कैलोरी मान गैसोलीन के लगभग आधे का है, लेकिन ऑक्टेन संख्या गैसोलीन की तुलना में बहुत अधिक है, उत्कृष्ट विरोधी-विस्फोटक गुणों के साथ, जो इंजन की आउटपुट पावर में सुधार कर सकती है और एक ही समय में ईंधन को बचाती है। पिछले कुछ दशकों में, कई विदेशी देशों ने आंतरिक दहन इंजन के लिए ईंधन के रूप में अमोनिया की व्यवहार्यता का अध्ययन किया है, और परिणाम सकारात्मक रहे हैं। पिछली शताब्दी के मध्य में, बेल्जियम के शोधकर्ताओं ने कारों को चलाने के लिए एक ईंधन के रूप में अमोनिया का प्रस्ताव दिया, और सफलतापूर्वक वाहनों के विभिन्न मॉडलों में सत्यापित किया; इसके शोध में यह भी पाया गया कि अमोनिया सेवन के दबाव में वृद्धि या निकास गैस ईंधन सुधार प्रौद्योगिकी के उपयोग से इंजन की बिजली प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है। इसके बाद, नासा ने एक्स -15 टाइप टेस्ट मशीन को विकसित करने और विकसित करने के लिए एक बिजली ईंधन के रूप में अमोनिया का उपयोग किया, और उस समय अंतरिक्ष में मानव विमानन के इतिहास में उच्चतम गति, जो इंगित करता है कि अमोनिया-ईंधन इंजन में आवेदन के लिए उत्कृष्ट संभावनाएं हैं।

हाल के वर्षों में, इंजन के क्षेत्र में अमोनिया ईंधन के व्यावहारिक अनुप्रयोग ने आगे की सफलताएं बनाई हैं, रेइटर एट अल। दिखाया गया है कि, केवल थोड़ा संशोधित इंजन अमोनिया सेवन पाइपलाइन, आधुनिक डीजल कारों को अमोनिया - डीजल दोहरे ईंधन संचालित वाहनों में बदल दिया जा सकता है; और कुल ऊर्जा के 70% से अधिक की अमोनिया सामग्री में, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के टेलपाइप उत्सर्जन कम हैं। लियू एट अल। पाया गया कि, अमोनिया के संपीड़न अनुपात में सुधार करने के लिए संपीड़न अनुपात में वृद्धि के माध्यम से, इंजन थर्मल दक्षता को बढ़ाया जा सकता है। लियू एट अल। पाया गया कि अमोनिया आउटपुट को बढ़ाने के लिए आंतरिक दहन इंजन के संपीड़न अनुपात को बढ़ाकर, इंजन की थर्मल दक्षता को 50%से अधिक तक बढ़ाया जा सकता है, जो कि साधारण ईंधन वाहनों की तुलना में बहुत अधिक है।

अमोनिया की उच्च न्यूनतम इग्निशन सीमा और धीमी दहन दर के कारण, आमतौर पर एक वाहन ईंधन के रूप में अमोनिया का उपयोग करते समय एसिटिलीन, डाइमिथाइल ईथर, डीजल ईंधन, हाइड्रोजन, आदि जैसे दहन एड्स का उपयोग करना आवश्यक होता है। एक इंजन ईंधन के रूप में अमोनिया का उपयोग करते हुए मौजूदा ऑटोमोटिव सिस्टम में, अमोनिया का हिस्सा हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए उत्प्रेरक की कार्रवाई द्वारा बाईपास सिस्टम में उत्पन्न किया जाएगा, और मुख्य प्रणाली में अमोनिया अमोनिया-हाइड्रोजन ईंधन के मिश्रण का निर्माण करने के लिए, और फिर इंजन सिलेंडर दहन में प्रवेश करने के लिए, अमोनिया ईंधन को बढ़ाने के लिए हाइड्रोजन को प्राप्त करने के लिए। दिखाया गया है कि अमोनिया और अमोनिया मिश्रण दहन के उत्प्रेरक क्रैकिंग द्वारा निर्मित हाइड्रोजन और नाइट्रोजन, जो इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार कर सकता है, और टेलपाइप उत्सर्जन को कम कर सकता है। उत्सर्जन।

इसके अलावा एक संभावित वैकल्पिक जीवाश्म ईंधन के रूप में, मिथाइल ईथर में बेहतर दहन प्रदर्शन होता है और आंतरिक दहन इंजन के लिए अधिक उपयुक्त है, हालांकि, उच्च लागत इसके बड़े पैमाने पर प्रचार में बाधा डालती है। तरल अमोनिया और मिथाइल ईथर का मिश्रण, जिसमें समान घनत्व होते हैं, को पूरक दहन प्रदर्शन और कम ईंधन लागत के साथ एक ईंधन में बनाया जा सकता है। ग्रॉस एट अल। एक उच्च दबाव ईंधन मिश्रण और इंजेक्शन प्रणाली विकसित की, और एक शोध वस्तु के रूप में अमोनिया-मिथाइल ईथर मिश्रण का परीक्षण किया। परिणाम बताते हैं कि उच्च अमोनिया एकाग्रता में इंजेक्शन के दबाव को बढ़ाने से ईंधन-हवा के मिश्रण के प्रभाव को बढ़ाया जा सकता है, बेहतर ईंधन दहन को बढ़ावा दिया जा सकता है और उच्च इंजन भार प्राप्त हो सकता है। रूसी इंजन निर्माता एनर्जोमैश वर्तमान में अमोनिया-एसिटिलीन मिश्रण द्वारा ईंधन वाले एक नए प्रकार के रॉकेट इंजन को विकसित कर रहा है, जिसका उद्देश्य रॉकेट लॉन्च करने की लागत को काफी कम करने के उद्देश्य से है, जबकि एक ही समय में इंजन की दक्षता में काफी वृद्धि हुई है।

अमोनिया पूर्ण दहन के तहत केवल नाइट्रोजन और पानी का उत्पादन करता है, लेकिन कई बेकाबू कारकों के कारण वास्तविक दहन प्रक्रिया के दौरान नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्पादन से बचना अक्सर मुश्किल होता है, इसलिए निकास गैस से निपटने के तरीके पर शोध एक इंजन ईंधन के रूप में अमोनिया के सामने मुख्य चुनौती है। अधिकांश अमोनिया-ईंधन वाले इंजन अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण कार्य नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन की एकाग्रता को कम करना है। विभिन्न इग्निशन एड्स के साथ मिश्रित अमोनिया के दहन की प्रतिक्रिया तंत्र और गतिज प्रक्रिया में महारत हासिल करना, निकास गैस में नाइट्रोजन ऑक्साइड के गठन के मार्गों का विश्लेषण करना और उपचार प्रौद्योगिकी के साथ -साथ विभिन्न प्रकार के इंजनों के निकास गैस की विशेषताओं को ऑटोमोबाइल इंजन के लिए ईंधन के रूप में अमोनिया पर भविष्य के शोध का ध्यान केंद्रित करना है।

1.2 ईंधन सेल कच्चे माल के रूप में अमोनिया

ईंधन सेल एक बिजली उत्पादन उपकरण है जो ईंधन में निहित रासायनिक ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में बदल सकता है। इसके कैथोड और एनोड प्रतिक्रिया प्रक्रिया के लिए केवल ऊर्जा कन्वर्टर्स हैं, और आवश्यक रासायनिक कच्चे माल को बाहर से आपूर्ति की जाती है और बैटरी के अंदर संग्रहीत नहीं किया जाता है। नए ऊर्जा वाहनों की मुख्य तकनीक के रूप में, ईंधन सेल को शीर्ष दस नई तकनीकों के रूप में सूचीबद्ध किया गया है जो यूएस टाइम पत्रिका द्वारा 21 वीं शताब्दी में मानव जीवन को बदल देगा, और इसे उद्योग में भविष्य के वाहनों के लिए सर्वोत्तम शक्ति स्रोत के रूप में मान्यता प्राप्त है। अमोनिया में उच्च हाइड्रोजन सामग्री, उच्च ऊर्जा घनत्व, सरल हाइड्रोजन सुधार उपकरण होता है, उत्पाद में कॉक्स नहीं होता है जो ईंधन सेल विषाक्तता को जन्म दे सकता है, ईंधन कोशिकाओं के लिए एक कच्चे माल के रूप में, फायदे बहुत प्रमुख हैं। 1960 के दशक के बाद से, ईंधन कोशिकाओं के लिए एक कच्चे माल के रूप में अमोनिया ने व्यावहारिक विकास चरण की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रवेश किया है: एलिस-चैम्बर ने वोक्सवैगन के लिए 8kW अमोनिया-एयर फ्यूल सेल सिस्टम विकसित किया है; स्वीडन के एएसईए ने एक पनडुब्बी को चलाने के लिए 200kW तरल अमोनिया-तरल ऑक्सीजन ईंधन सेल डिजाइन किया है। आजकल, जापान, यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका और अन्य विकसित देशों के पास पारंपरिक जनरेटर और आंतरिक दहन इंजनों को बदलने के लिए अमोनिया ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करने की योजना है; इज़राइल की नई ऊर्जा कंपनी गेंसेल ने एक अद्वितीय अमोनिया अपघटन तकनीक विकसित की है, जिसके आधार पर उसने एक नए प्रकार की अमोनिया-हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं को लॉन्च किया है जिसने संयुक्त राज्य अमेरिका और मैक्सिको में बाजार खोला है, और यह चीनी कंपनियों के साथ एक दीर्घकालिक और स्थिर सहकारी संबंध स्थापित करने का इरादा रखता है।